Moderne Axialkolbenpumpen sind meist mit 9 oder 7 Kolben ausgestattet, deren technisches Verhalten im Betrieb Einfluss auf viele Merkmale wie Leistung und Wirkungsgrad hat.

Diese Kolben stellen dynamisch im Wesentlichen einen hin- und hergehenden Massenanteil dar. Gelingt es hier die Masse zu reduzieren, hat dies positive Wirkung auf das Regelsystem der Axialkolbenpumpe, das Kraftsystem am Kolben und damit einhergehend den Verschleiß. Leichtere Kolben ermöglichen es zudem die Drehzahl der Pumpe zu steigern um damit höhere Drücke und/oder einen höheren Durchfluss zu erzielen und tragen damit unmittelbar zur Leistungsteigerung bei.

Die gegenständliche Massenreduktion der Kolben, wird am Beispiel des offenen Kolbens dadurch erreicht, dass man einen zylindrischen Hohlraum mit metallischem zellularem Material geeignet befüllt. Dies bewirkt zweierlei: einerseits kann durch die gewonnene Steifigkeit im Inneren, hervorgerufen durch das zellulare Material, die Wandstärke bis zum Außendurchmesser des Kolbens reduziert werden und andererseits wird das im oftmals vorhandenen Hohlraum anwesende hydraulische Schadvolumen wesentlich reduziert. Bereits ausgeführte Varianten zeigen ein Potential zur Massenreduktion des Kolben von bis zu 20% und zur Reduktion des hydraulischen Schadvolumens von rund 70%.

Das zellulare Material bietet einige wesentliche Parameter zur Anpassung und Optimierung an die technischen Gegebenheiten an. Zum einen ist dies der Außendurchmesser der metallischen Hohlkugel, welcher wesentlich die Dichte des Materials beeinflusst. Zum anderen ist die die Schalenstärke der Hohlkugel, welche massiv Einfluss auf die Festigkeit des Materials hat. Mit der geometrischen Anordnung der Kugeln zueinander (Packungsarten) ergeben sich eine unterschiedliche Anzahl von Kugelkontakten, was ebenfalls unterschiedliche Dichte und Festigkeitswerte zur Folge hat. Die Herstellung der metallischen Hohlkugeln erfolgt auf Pulver – metallurgischen Wege. Die Auswahl des Pulvers und damit des Grundwerkstoffes des zellularen Materials muss an den Rest – Kolben angepasst werden.

Eine zusätzliche Aufgabe des Kolbens ist die Ölversorgung des Kolbenschuhs. Dies wird üblicherweise durch eine entsprechende Bohrung in der Kolbenachse erreicht, durch welche ein Ölstrom zum Kolbenschuh abgezweigt wird. Im sogenannten Zellular – Kolben ist ein Großteil des Kolbeninneren mit metallischen Hohlkugeln in geordneter Art und Weise befüllt. Die metallischen Hohlkugeln sind untereinander und mit dem umgebenden Restkolben fest versintert. Durch die geometrische Anordnung dieser metallischen Hohlkugeln (z.B.: hexagonal dichtest gepackt), verbleibt ein offenes Restvolumen, durch welches die notwendige Ölversorgung des Kolbenschuhs erfolgt.

In dieser Arbeit wird gezeigt wie geordnete metallische Hohlkugelstrukturen mittels moderner Simulations – Techniken so optimiert werden, dass es zu den beschriebenen Effekten kommt. Einerseits sind dies Festigkeitsberechnungen nach der Methode der finiten Elemente und andererseits wird durch eine Strömungssimulation eine ausreichende Ölversorgung des Kolbenschuhs gezeigt.

Die Fertigungstechnik zur Herstellung von Zellular – Kolben wird kurz aufgezeigt und an bereits bestehenden Ausführungen erläutert. Damit wird gezeigt, dass die beschriebene Technologie auf wirtschaftlich sinnvolle Art und Weise zu einer einfachen Bauteilsubstitution mit wesentlichen Vorteilen führt.

IFK 2014

Werkstoffe und Druckmedien

Kunststoffe in der Hydraulik

Abstract

A new approach – Injection moulded hydraulic tanks for mobile
applications

Hydraulic tanks for mobile machines are basically made out of steel or
are rotationally moulded from non-reinforced Polyolefin or Polyamide.

The requirements of the market on hydraulic tanks have strongly
increased related to


use the maximum installation envelope to reach the
necessary oil volume


cleanliness, temperature and pre-pressurisation


high integration level of other functional devices, e.g. integrated
filter housing, breather, valves, quick couplings etc.

To reach all these requirements new hydraulic tank concepts are
essential.

Injection moulded hydraulic tanks, with the whole spectrum of materials
and various connection processes, lead to such a new concept.

The challenges during the development process of injection moulded
hydraulic tanks are


right dimensioning of the tank housing structure


sealing and the connection concepts.

Due to the combination of integrated filter housings in the tank housings,
there are pressurised and non-pressure raised zones in one tank.
Furthermore, when pressurising the tank housings itself up to 0,5bar
there are new challenges.
The stiffness of the large side walls must be designed to overcome
pressure pulsation tests.

FEM analysis is one of the major aspects which guides to the optimal
housing structure.
Due to the properties of composite material, it is important to find the
optimal dimensioning between material thicknesses, rips and other
geometries to increase the stiffness of the plastic components.
Therefore, that the elongation module of composite material is only 1/10
of metal and is additionally reduced by temperature and time, the
component stiffness is the major aspect which has to be considered.
Depending on the material the maximum allowed flexural stress is the
relevant calculation parameter.

The calculated housing structure has to be aligned with mould flow
analysis to ensure, that the complex geometries can be filled by
composite material during the injection moulding process.

The best injection point and injection strategy has to be located to reduce
joint lines and optimize the glass fibre orientation due to the maximum
part stress.

The stiffness in the sealing area has to be designed according to load
pressure from the sealing.
The solution is a specially designed sealing which combines less load
pressure with high contact pressure in the sealing area.

For tube and hose connection systems, it is necessary to offer composite
conform solutions.
Solutions which can be overtighten are not fool proof.
A special quick connector system will be shown in the paper.

Only with a high degree of plastic experience in combination with FEM
and Mould Flow analysis combined with injection moulding process
knowledge and innovative solutions, it is possible to realize complex
injection moulded hydraulic tanks.

During the last decades, the market share of products made of composite materials like reinforced plastics increased rapidly. While in the past mainly structural components were manufactured out of composite e.g. in automotive, wind turbine or aerospace applications, now composites can be found in nearly all markets. Low density and corrosion resistance as well as the high fatigue performance of such materials provide a wide range of benefits for different areas of application.
In hydraulic actuators, composites were often used to reduce the weight of the system. The most common approach is to reduce the wall thickness of the metal barrel and reinforce it by over-wrapping with composite. This technology allows the weight to be reduced up to a certain limit. An even lighter roundline design can be achieved by replacing the entire metal barrel with a purely composite structure carrying all pressure related mechanical loads. A design with a purely composite barrel was developed for hydraulic cylinders with operating pressures up to 380 bar. The existing range of composite hydraulic cylinders with piston diameters up to 200 mm allows weight savings of up to 60 % compared to standard cylinders.
Depending on the application, various requirements like high cycle fatigue performance, wear resistance or behavior in magnetic fields could be relevant. Therefore the cylinders were tested extensively during the last years regarding mechanical properties and environmental influences to demonstrate the reliability of the products. The results confirmed that the new technology of purely composite barrels for hydraulic actuators is competitive to standard metal solutions while providing further benefits in weight and corrosion resistance. In addition, the developed standard range of purely composite roundline cylinders builds a platform for similar products like composite piston accumulators or hydraulic cylinders in a tie rod design.

Steigende Anforderungen an den Einbauraum von Dichtsystemen erfordern vielfach die Reduzierung der Anzahl von Elementen eines Dichtsystems bei gleichbleibendem bzw. verbessertem Dichtverhalten. Ein Lösungsweg ist die Integration von bisher getrennten Dichtfunktionen mehrerer Systemkomponenten zu kompakten und nach heutigen Erkenntnissen optimal ausgelegten, multifunktionalen Systemdichtungen.
Wir stellen quantitative und qualitative Methoden zur Zerlegung der Einzelkomponenten des Dichtsystems in funktionsrelevante Bereiche vor. Nachfolgend können diese Bereiche klassifiziert, bewertet und bei Bedarf optimiert werden. Neu kombiniert entstehen daraus multifunktionale Systemdichtungen. Abschließend zeigen wir Möglichkeiten zur systematischen Betrachtung auf, die die Herausforderungen der im Design entkoppelten Kombination von in Wechselwirkung stehenden Funktionalbereichen aufzeigen.

Darstellung optimierter Antriebslösungen für mobile Arbeitsmaschinen mit Dieselmotoren in der Abgasstufe Tier4 final zur Reduzierung der Kosten und Erhöhung von Performance


Die Entwicklungen der Dieselmotoren in den letzten 15 Jahren zur Erfüllung der Abgasgrenzwerte haben zu einer erheblich gewachsenen Komplexität geführt. Die Installation der neuen Motoren in der Abgasstufe Tier 4 final inklusive Abgasanlage in vielfältigen Applikationen mobiler Arbeitsmaschinen mit ihren gerätespezifischen Randbedingungen stellt die Gerätehersteller und die Motorlieferanten vor eine große Herausforderung. In der Abgasstuf Tier 4 bleibt der Motorenhersteller für die Einhaltung der Abgasgrenzwerte des Motors mit seinen gerätespezifischen Abgaskomponenten verantwortlich.
Trotz enormer Fortschritte bei der Emissionsreduzierung (um mehr als 96%) ist in den letzten Jahren im Hinblick auf Kraftstoffverbrauch, CO2 Reduzierung und TCO (Total Cost of Ownership) keine wesentliche Verbesserung erreicht worden. Die Optimierung der Einzelkomponenten (Motor, Hydraulik, Getriebe) hat einen hohen Reifegrad erreicht. Weitere Verbesserungen auf Komponentenebene sind mit hohem Aufwand verbunden. Die Optimierung des Antriebsstrangs bestehend aus Motor und Abtrieb (Getriebe oder Hydraulik) in Kombination mit Hybridtechnik zeigt hingegen ein enormes Potential für die Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Erhöhung der Produktivität der Maschinen bei vergleichsweise niedrigem Aufwand.
Erste Untersuchungen im Bereich der elektrischen Hybridlösungen haben das Optimierungspotential bestätigt. Diese Technologie wird jedoch kurz- und mittelfristig –bis auf wenige Spezialanwendungen – in mobilen Arbeitsmaschinen noch nicht wirtschaftlich eingesetzt werden können.
Die meisten Funktionen des diesel-elektrischen Hybrids lassen sich jedoch auch weitgehend durch Systemintegration von Dieselmotor, geräteseitigem Hydrauliksystem und hydraulischem Energiespeicher realisieren. Die Hydraulik, der gerade in Baumaschinen eine wesentliche Bedeutung zukommt, kann damit als Brückentechnologie auf dem Weg zur langfristig vollständigen Hybridisierung dienen.
Die optimale Abstimmung des Dieselmotors mit der Hydraulik ist der Schlüssel zu Realisierung der Funktionen wie Best-Point-Operation, Energierückgewinnung, Boosten und Start/Stopp, mit denen neben deutlichen Steigerungen der Geräteperformance auch Kraftstoffverbrauchsreduzierungen von bis zu 20% - in Abhängigkeit von Anwendung und Lastzyklus realisiert werden können.
Basierend auf Erfahrungen aus der Applikation mobiler Arbeitsmaschinen werden in diesem Beitrag verschiedene Lösungen zur Installation der neuen Motoren der Abgasstufe 4 in mobilen Arbeitsmaschinen sowie der Optimierung des Antriebsstrangs kombiniert mit hydraulischem Hybrid vorgestellt.

Hydraulik- und Schmiersysteme sind ein wesentlicher Bestandteil mobiler und stationärer Maschinen, bei denen das Öl viele wichtige Aufgaben des Antriebsystems übernimmt. Für die Online-Überwachung dieser fluidtechnischen Systeme setzt sich in vergangenen Jahren zunehmend Öl-Zustandssensorik durch, mit deren Hilfe sich die Total Cost of Ownership der ausgestatteten Maschinen signifikant reduzieren lassen. Ein wesentlicher Bestandteil ist dabei die optimale Einbindung der Sensorik in die Maschinensteuerung und Fernleitsysteme bei stationären Maschinen, bzw. das Flottenmanagementsysteme bei mobilen Maschinen. Bei entsprechender Einbindung ermöglicht die Überwachung die Planbarkeit von Wartungsterminen zu verbessern und dadurch unvorhergesehene Ausfallzeiten der Anlagen zu minimieren.

Einerseits ist es für den Kunden wünschenswert die Sensordaten lokal an der jeweiligen Maschinensteuerung verfügbar zu machen, um den Bediener der Maschine mit aktuellen Statusmeldungen versorgen zu können. Anderseits sollen die Zustandsdaten mehrerer Maschinen zentral, zusammengeführt werden um eine Ferndiagnosen durch erfahrene Ingenieure zu ermöglichen und so eine zustandsorientierte Instandhaltung zu realisieren. Eine direkte Möglichkeit die Sensordaten zentral zur Verfügung zu stellen ist sie an der Maschinensteuerung oder, bei über Feldbus angebundenen Sensoren, am Feldbus abzugreifen und auf einen Server zu speichern. Bei stationären Maschinen bietet sich dafür in erster Linie die Anbindung über Ethernet ans lokale Netz oder einen Internetserver. Bei mobilen Maschinen muss für die Anbindung auf ein mobiles Datennetz wie das GSM-Netz zurückgegriffen werden. Durch die fast flächendeckende Verfügbarkeit in Europa und die weltweit sehr gute Abdeckung, ist es dank der überschaubaren Datenmengen eine effektive Möglichkeit für die Anbindung der Sensoren.

Da die Daten auf einem ans Internet angebundenen Server zur Verfügung stehen, bieten sich weitere Möglichkeiten auf die durch die Sensoren erfassten Daten und Zustände der Maschine zu reagieren. Die Daten lassen sich über längere Zeit speichern um jederzeit den Maschinenzustand zu einem beliebigen Zeitpunkt in der Vergangenheit nachvollziehen zu können. Bei eine entsprechender Auslegung der Infrastruktur lassen sich Meldungen per E-Mail oder SMS verschicken, wenn kritische Parameter die dafür definierten Grenzwerte erreichen.

Im Rahmen des Beitrages wird das Prinzip und die Möglichkeiten eines solchen Remote Condition Monitoring Systems und dessen Infrastruktur gezeigt, wie sie nach dem aktuellen Stand der Technik realisiert werden kann. Es werden Ergebnisse aus Feldversuchen präsentiert, bei denen mehrere Öl-Zustandssensoren fluidtechnische Systeme im realen Einsatz überwachen (Hauptgetriebe einer Windkraftanlage, hydraulischer Prüfstand, …) und in Kombination mit einem Kommunikationsgerät die Daten über verschiedene Bus-Systeme zusammenführen. Die Daten selber werden dem Nutzer dabei über eine webbasierte Cloud-Lösung und ein konfigurierbares Internetportal zur Verfügung gestellt. Die sich für den Anwender ergebenden Vorteile werden herausgearbeitet und anhand der vorhandenen Applikationsbeispiele verdeutlicht.

This paper briefly introduces a simple and novel hydraulic hybrid system intended for power management of a Cut-To-Length (CTL) forest harvester.

The work cycle of a CTL harvester is known to include high power demand fluctuations and thus tight requirements are set for the operation and performance of the hydraulic hybrid system. In this paper the main components, them being the energy storage system and the closed circuit type, over-center variable displacement pump-motor unit controlling the energy flow between the energy storage and the hydraulic system are dimensioned. This dimensioning is based on a study on the measured actual work cycle and their analysis. Especially the required capacity of the energy storage system, say hydraulic accumulator setup is studied as well as the overall system energy balance over time. Commercially available components are chosen for this mobile application.

Modeling and simulation of the hydraulic hybrid system and its interaction with the standard machine power transmission system as well as its primary mover is carried out. Based on the model and simulation results the actual dimensioning and component sizing can be done in a more accurate way. It is clear that the control response of the closed circuit type, over-center variable displacement pump-motor used in the system is very crucial as maximum displacement change, from maximum negative displacement to maximum positive displacement is required to take place in as short time as one second. Also energy saving possibilities of the proposed hydraulic hybrid system is discussed and compared with traditional hydraulic power transmission of a CTL harvester.

As a result of this study a more detailed dimensioning of the main components of the hydraulic hybrid system can be done. Based on simulation results also control concept is discussed and a control approach can be proposed.

Future work is proposed to include the implementation of an actual test system for a CTL harvester as well as the relevant measurements to find out the performance of the proposed hydraulic hybrid in a real work cycle. Both fuel efficiency and system performance needs to be compared to a traditional system. Also the control of such as system will be studied in more detail later on.

In many cases, the implementation of an energy recovery system is the most effective solution for improving the energy efficiency of a work machine. The previously studied direct hydraulic recovery system with hydraulic accumulators and a Digital Flow Control Unit (DFCU) has been proven as a very viable option. In this kind of system however, the pre-load pressure of accumulator gas chamber has a critical influence on the overall performance of the recovery system. With load optimized pre-load pressure setting aimed for constant load operation cycle (e.g. industrial warehouses with low article variance) this system has been measured to yield in the best case energy consumption reductions exceeding 50 per cent (compared to system without energy recovery) with round trip efficiency of energy recovery system exceeding 90 per cent. However, when deployed to a mixed good warehouse the consumption reduction drops to a level of approximately 10 – 20 per cent, depending on the duty cycle and accumulator settings. In order to achieve higher energy consumption reductions in mixed good warehouses with constantly variable loads an alternative recovery system topology is required.

In this study a new hydraulic recovery system topology is designed and adapted to a full size reach truck test bench. This system utilizes indirect hydraulic energy recovery realized with custom build hydraulic transformer consisting of two pump/motor units coupled with overrun clutch.

Measurements with different loads and lift ranges were carried. As expected, the measurements indicated that the peak efficiency of the previously studied direct hydraulic recovery was not achieved with the new system. However, with variable loads the system outperformed the direct one (mixed goods warehouse operation, no pre-load altering between subtasks). The measured average energy consumption reduction was around 30 per cent.

One of the nowadays main concerns when either developing or optimizing electrohydraulic drives is its energy efficiency. The two mostly used drive concepts in modern electrohydraulic systems are fixed displacement pump and variable speed motor or variable displacement pump and constant speed motor. Since there are two concepts a question arises: “Which concept has higher energy efficiency?”. The energy efficiency of an actual electrohydraulic drive can be easily measured through input electrical power and output hydraulic power. But if we want to assess energy efficiency of an electrohydraulic drive before building it, we can evaluate its energy efficiency using computer simulations.
This article presents an approach to compute energy efficiency using Matlab-Simulink package. In order to accurately evaluate energy efficiency all the components in an electrohydraulic system have been modeled. Those components include frequency inverter, motor and hydraulic pump. Using these models the efficiency of the electrohydraulic drive can be calculated for different operating points or whole operating cycles. The simulation is executed for variable-speed constant-displacement drive and constant-speed variable-displacement drive. Results for both drives are compared to each other. At the end an efficiency measurement is taken on real drives and compared to simulation results.

Off-highway vehicles manufacturers have now to face an increasing demand of high performances while reducing fuel consumption and pollutant emissions. Innovation is the answer, leading to the implementation of new technologies and methodologies for product design. In this context, mechatronic system simulation is certainly a precious ally to support not only component design and optimization, but also subsystem integration and architecture choices.

The aim of the paper is to demonstrate the interest of system simulation at vehicle level to design energy recovery systems and estimate the benefits in term of energy consumption in the context of a full vehicle.

Two lumped-parameters multi-domain models will be presented:
- a forklift powertrain including a classical hydrostatic transmission and an energy recovery system by means of hydraulic accumulators
- an excavator including an energy recovery system on the boom and the swing

The models include the following components:
- A simplified model of the combustion engine and its control, in order to provide the system with the correct level of torque at the pre-defined engine speed
- The hydraulic actuation system including the energy recovery systems
- The mechanical system actuated by the hydraulic system: a longitudinal vehicle model in the case of the forklift, a 3D mechanical model in the case of the excavator
- The control of the actuators to follow a typical working cycle: JVDI-cycle in the case of the forklift and CMAS H020 in the case of the excavator

The following results will be commented:
- Acceleration and velocity of the bodies and vehicle
- Power and energy consumption

In addition, a comparison of the energy consumption between the base line vehicle, without energy recovery system, and the hybrid systems will be presented, in order to see the benefit of the new technology on the global efficiency.

Hydraulische Systeme enthalten häufig ein Teilsystem bestehend aus Pumpe(n), Leitungen und Ventil(en). Beim Auftreten unerwünschter Druckschwingungsphänomene ist es erforderlich alle Komponenten mit in die Problemanalyse einzubeziehen und das Schwingungsverhalten oder die Resonanzbedingungen für unterschiedliche Systembetriebspunkte zu untersuchen. Oft wird hierzu ein Pumpenhochlauf simuliert, bei dem das System durch die druck- und drehzahlabhängige charakteristische Volumenstrompulsation der Pumpe breitbandig angeregt wird.
Während sich Leitungen und Ventile, einschließlich ihrer jeweiligen Nichtlinearitäten, in einer zeitbereichsbasierten Simulation noch recht einfach abbilden lassen, ist die Modellierung einer Pumpe, die für die Analyse des Druckschwingungsverhaltens eines hydraulischen Systems geeignet ist, auch heute noch sehr aufwändig. Zur Abbildung der zu optimierenden, dynamischen Effekte, wie charakteristische druck- und drehzahlabhängige Volumenstrompulsation oder die Pumpenimpedanz, wird ein detailliertes physikalisches Pumpenmodell benötigt. Der Aufbau derartiger Pumpenmodelle setzt allerdings konstruktive Detailkenntnis voraus und ist, nicht zuletzt durch die immer noch notwendigen Validierungsmessungen und -simulation, sehr zeitaufwändig und mit hohen Kosten verbunden.
Für eine simulative Analyse von Druckschwingungsphänomenen sind die aus physikalischen Modellen abgeleiteten mathematischen Pumpenmodelle, selbst wenn sie verfügbar sind, aufgrund der langen Rechenzeiten nur sehr eingeschränkt nutzbar.
In diesem Beitrag wird daher ein alternativer Ansatz vorgestellt, bei dem die im System vorhandene Pumpe unter definierten Randbedingungen vermessen wird und diese Messdaten dann, gemeinsam mit geeignet adaptierten, klassischen physikalischen Modellierungsansätzen, zum Aufbau des Pumpenmodells genutzt werden.
Kern des hybriden Pumpenmodells sind Messungen der Pumpe in zwei unterschiedlichen Prüfstandskonstellationen. In der ersten Prüfstandskonstellation wird die Pumpe unter Variation des statischen Drucks und der Drehzahl gegen einen reflexionsarmen Leitungsabschluss (RaLa) vermessen. Das Ergebnis der Aufbereitung der RaLa-Messdaten sind die betriebspunktabhängigen, charakteristischen Volumenstrompulsationen der Pumpe, die anschließend mittels eines speziellen mehrdimensionalen Linienkennfelds direkt in das Simulationsmodell der Pumpe übernommen werden können. In der zweiten Prüfstandskonstellation wird für unterschiedliche Drehzahlen nach der „2-pressures/2-systems“ (2p2s)--Methode die betriebspunktabhängige Pumpenimpedanz ermittelt. Im Simulationsmodell wird diese messtechnisch identifizierte Impedanz durch ein auf einem Lambda/4-Resonanzrohr basierendes physikalisches Teilmodell abgebildet.
Der Beitrag präsentiert am Beispiel eine PKW-Servolenkungspumpe die methodischen Arbeitsschritte zum Aufbau des hybriden Pumpenmodells. Die Validierung des Modells erfolgt zum einen durch den direkten Vergleich von zeitbasierten Mess- und Simulationsergebnissen für unterschiedliche Betriebspunkte der Pumpe und zum anderen durch die Simulation von 2p2s-Messungen zum Vergleich der simulierten mit der messtechnisch ermittelten Pumpenimpedanz.
Die Simulation des Hochlaufs der Pumpe und die Analyse der hieran gekoppelten Schwingungsanregung des hydraulischen Systems schließen den Beitrag ab. Anhand dieser abschließenden Simulation wird deutlich, dass das hybride Pumpenmodell einen geeigneten Modellierungsansatz darstellt, um das dynamische Verhalten einer real existierenden Pumpe in der zeitbereichsbasierten Simulation abzubilden.
Die diesem Beitrag zugrunde liegenden Arbeiten sind im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie geförderten ZIM-Projekts „OptiELF“ in einer Zusammenarbeit zwischen der FH Köln und der FLUIDON GmbH durchgeführt worden.

Schnellschaltende elektromagnetische Ventile spielen in vielen Anwendungen der Pneumatik, Hydraulik und des Automobilbaus eine immer wichtigere Rolle. Weitere Impulse der Entwicklung von modernen Ventilsystemen werden durch die Effizienzforderungen der Politik gegeben. Diese zwei bisher gegensätzlichen Optimierungsziele können durch polarisierte Elektromagnete nach dem Resonanzprinzip erreicht werden.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Ventilmagneten wird bei dem als Doppelhubmagnet ausgeführten Prinzip eine Feder eingesetzt, welche in einem großen Hubbereich stärker ist als die Magnetkraft. Nur in den Endlagen übersteigt die typisch hyperbolisch geformte Magnetkraftkennlinie die Federkraft. Dadurch wird die Schaltzeit vorwiegend durch das Feder-Masse-System bestimmt und kann auf sehr kleine Werte dimensioniert werden. Das Magnetsystem kann große Hübe schalten, besitzt Soft-Touch-Eigenschaften und kann durch den Einsatz von Permanentmagneten als polarisierter Reihenkreis leistungslos halten. Die Positionserkennung, die Haltezeiten sowie die Initialisierungsbewegung kann durch intelligente Mikroprozessoransteuerung realisiert werden.
Durch ein neuartiges integriertes Anker-Feder-System ist ein Demonstrator für miniaturisiertes 3/2-Pneumatikventil entstanden, dass mit geringen Leistungen versorgt wird. Experimente haben für einen auf 25 Hz ausgelegtes System einen Maximaldruck von 7 bar bei 7 V Versorgungsspannung und 2,5 bar bei 5V-USB-Spannung ergeben. Die Stromaufnahme betrug dabei 500mA Peak und weniger als 100mA kontinierlich.
Der Beitrag erläutert den Entwurfsprozess des Magnetkreises, die konstruktive Gestaltung des integrierten Anker-Feder-Systems sowie des Dichtsitzes und zeigt die Möglichkeiten einer intelligenten Ansteuerung auf.

In the previous report, a novel linear motor for fluid power valve technology was successfully developed. It was proved that the linear effective stroke is around 1 mm and the maximal output force is 15 N for the maximal excitation current of 1 A. However, one minor fault of such a linear motor was its short and limited stroke. Based on this so-called short-stroke linear motor, a quasi 2-D linear motor with larger stroke ( 10 mm) is proposed in the paper. The basic idea to enlarge the available stroke is to design a larger linear motor, in which the hollow stator with embedded coil and permanent magnet covers and incorporates the existing short-stroke linear motor. Thus, the so-called quasi 2-D linear motor with two coaxial displacement outputs is developed. It is observed that both the stator and armature of the short-stroke linear motor are independently movable and form the two-dimensional motion. Further experiments also show that such a quasi 2-D linear motor can produce diverse modes of motion output even though the motions of the two armatures in the quasi 2-D linear motor are translational rather than rotational. In the following, some design features of the quasi 2-D linear motor are described. The stator of the short-stroke linear motor serves as the armature of the larger linear motor. It is worth mentioning that the output force/stroke characteristic of the larger linear motor is actually nonlinear. However, such a non-linearity is not of great importance since the final precision linear force output control and the precision plunger position control are both accomplished by the armature of short-stroke linear motor. The larger linear motor drives the stator of the short-stroke linear motor and moves the output plunger against a spring to a definite large stroke according to Hook’s law. After that, the armature of short-stroke linear motor takes over the remaining precision position control of the plunger. In order to have consistent control environment for these two coaxial linear motors, the maximal output force of the larger linear motor is designed to be around 15 N for the excitation current of 1 A, which is almost identical to that of the short-stroke linear motor. In this paper, the electro-magnetic software FLUX2D is used as a tool to accomplish this design task. Finally, to investigate the precision of the plunger position control, both open loop and closed-loop control schemes are utilized. It is observed that the performance of the latter is better that of the former. Therefore, it is expected that such a new quasi 2-D linear motor may find some potential application fields in fluid power valve technology in the future.

Oil contamination is the major source of failure of hydraulic system. Sticking for oil contamination is one of the common failure mode of hydraulic spool valve and it leads to lagging and failure. Oil contamination has a serious influence on the reliability of hydraulic valve. This article presents research on solid particles motion and distribution in hydraulic spool valve gap by using Eulerian-Eulerian Model of software FLUENT aiming at hydraulic spool sticking induced by solid particles. Compared with the spool valve gap without ring groove, the solid particles gather densely and distribute in semilunar shape near the housing wall in the spool valve gap with ring groove. When the direction of the spool motion reverses to the pressure gradient, the gap near ring groove outlet is about to approach to the semilunar zone. Partial particles will implant into the gap followed the ring groove under pressure difference leading to spool sticking. The authors put forward the simplified mechanical model of spool clamping induced by solid particles and divide solid particles into free particles and implanted particles. Implanted particles are defined as particles contacted with the surfaces of valve housing and spool simultaneously. The implanted particles may lead to spool sticking while free particles have no effect on the spool motion. The research has an important guiding significance on investigation the mechanism of the influence of polluted oil on the hydraulic valve performance and the innovation of high reliability hydraulic valve.

A new actuator based on voice coil motor (VCM) has been proposed in this paper. The actuator, which
uses Lorentz principle to generate force, is a new-style direct drive motor with special geometry of the magnetic
circuit. A particular arrangement of three coils, leads to the improvement of transient behaviour by decreasing
the electrical time constant. The use of magnetic fluids within the electromagnetic circuit yields an increase in
the force factor, improves the damping and thermal behaviour and the linearity. Easy to be controlled, with high
acceleration, high speed, high force and fast actuation makes it an alternative replacement for expensive and
sensitive actuators. Numerical simulations were performed with dedicated software, in order to complete
experimental research, and to predict some further developments.

In this paper were presented disadvantages and advantages of both main principles of hydraulic energy control: throttled and displacement control.
The most popular solution is a throttling hydraulic systems, where the pump generates all time constant flow of oil which is to be fed to the cylinder or other actuators. To regulate the flow medium are used a number of valves e.g directional valves or pressure valves. In throttled hydraulic systems, the pump generates all time maximum hydraulic power, but by actuators is used only small part of this energy. The rest energy comes back to reservoir across safety-valve and is irrevocably lost.
In displacement hydraulic system, constant-speed induction motors in combination with a variable displacement volume pump is a commonly used solution in order to control flow, or, consequently, the pressure of the medium. The second concept, for the same purpose, representing the application of a constant displacement volume pump in combination with variable rotational speed motors, has recently gained significance in practice due to its attractive price. Such systems provide several advantages such as economical use of energy, user-friendly process control, and ease of maintenance, when compared to hydraulic-mechanical solutions. The disadvantage of using a variable-speed fixed displacement pump in hydrostatic actuation is that the volumetric efficiency is often compromised at low pump speeds and the response time of the actuator is bigger than in throttled hydraulic systems.
For this reason a novel hybrid hydraulic displacement-throttled system control is proposed. The performance and energy efficiency of the new control concept is then verified by experimental results, which show low energy losses and short drive time response proposed conception of control.

In this paper the motion of a two-joint robotic arm is controlled by a variable supply pressure valve-controlled hydraulic system. Each joint is driven by an unequal area actuator using a four-port modulating valve. The flow source is a fixed capacity piston pump driven by a brushless servo motor. The minimum required supply pressure for the demand motion is predicted. It is computed from the predicted piston force, which is found from the demanded motion by applying Lagrange\'s equations of the second kind. The supply pressure for the whole system is the higher one of the two load branches; the other load pressure is then controlled by throttling using its modulating valve. The overall supply pressure is varied by controlling the motor speed. This paper will illustrate the theoretical derivation; simulated and experimental results for several motion demands will be shown and discussed. There is an energy-consumption comparison with a conventional fixed-supply pressure system. Up to 73% energy saving is found experimentally.

Die Marktentwicklung bestätigt den nach wie vor ungebrochenen Trend zur vermehrten Elektrifizierung bei mobilen Maschinen. Es zeichnet sich darüber hinaus ab, dass elektro-hydraulische Linearsysteme unter technischen Gesichtspunkten, als Steuerungeinheiten ernorme Möglichkeiten bietet. Die Vorteile eines kompakt ausgeführten Lineareinheit sind eine hervorragende Dynamik sowie erhöhte Effizienz und Wirtschaftlichkeit.

Im Rahmen des Beitrags werden unterschiedliche Konzepte von elektro-hydraulischen Linearsystemen vorgestellt und bewertet. Am Beispiel eines Lenkzylinders werden eingangs grundlägend zwei Steuerungskonzepte erörtert; Ventilgesteuerte Systeme die jeweils mit einem aufgeprägtem Volumenstrom gespeist werden und verdrängergesteuerte Systeme die Bedarfsorientiert berieben werden. Anhand von zahlreichen Untersuchungen (u.a. Dynamik, Effizienz und Wirtschaftlichkeit) werden die Konzepte gegenübergestellt und bewertet. Als Ergebnis der Untersuchung wird ein neues, innovatives elektro-hydraulisches Lenksystem vorgestellt.

Die Vorteile eines kompakt ausgeführten elektro-hydraulischen Lenkungssystems sind ein verbessertes Fahrverhalten und erhöhte Sicherheit. Im Weiteren wird ein besonderes Augenmerk der Wechselwirkung der Lenk- und Federungssysteme untereinander gewidmet und insbesondere die erheblichen Potentiale bei der gezielten Abstimmung beider Systeme aufgezeigt. Im Ergebnis entstehen Auslegungsprinzipien für die zielgerichtete Abstimmung und Anpassung der Systeme an die unterschiedlichen Betriebsbedingungen. Abschließend werden Erfahrungen und Ergebnisse aus Fahrversuchen zur anschaulichen Bestätigung der Auslegungsprizipien vorgestellt.

Der technische Freiraum der umgesetzten elektro-hydraulischen Lenkung bietet durch die Entkopplung von Lenkrad- und Lenkmodul enorme Möglichkeiten. Es ist nur eine Frage der Anzahl verfügbarer Fahrzeugdaten und deren Kombinationen im Steuergerät, um dem Fahrer das Führen des Fahrzeugs unter allen vorstellbaren Betriebsbedingungen so sicher und einfach wie möglich zu machen. Bei der realisierten elektro-hydraulischen Lenkung mit beobachterbasierte Zustandsregelung standen neben einem optimierten Lenkgefühl, die Funktionalität der aktiven Allradlenkung und einige fahrdynamische Aspekte im Fokus. Nur durch die vorgestellte ganzheitliche Abstimmung des Lenksystems, können die Anforderungen des Marktes zur Erzielung höchster Komforteigenschaften sowie Steigerung der maximalen Höchstgeschwindigkeit in nächster Zukunft erfüllt werden.

Die Erfahrungsberichte und Auslegungskriterien werden am Beispiel einer mobilen Arbeitsmaschine vorgestellt.

A new dynamic absorber concept, called hydrodynamic absorber, is presented. The absorber employs hydrostatic transmission to reduce weight and material need. At the same time the functionality compared to classical dynamic absorber is improved.
The absorber is build out of a double-sided piston of cross section A connected by elastic elements (spring, beam, …) to the vibrating structure. Both piston sides communicate due to a closed loop pipe of cross section a=α^(-2) A and length L. Due to the piston movement the fluid mass m= ρLa is accelerated. The piston movement and the fluid movement is geared by the factor α^2. With this transmission factor the effective absorber mass is given m_t= α^2 m≫m.
The concept of hydraulic absorber is known already to reduce the dynamic force transmission by hydraulic mounts. Up to now hydraulic absorbers are not used to reduce structural vibrations.
Within the paper the design, prototype, physical model and experimental validation of the hydrodynamic absorber is shown.
A critical discussion and comparison to classical dynamical damper is given. Doing so, the advantages in performance (damping behavior), application and effort (reduced weight, reduced package) become clear.

Background
In 2008 the Delft University wind energy research institute (DUWIND) launched the Delft Offshore Turbine project. The aim of this project is to re-evaluate the way in which wind energy offshore is extracted on a large scale and converted to electricity onshore.
In any industry where robust machinery is required to handle large torques, the hydraulic drive systems are a common choice. It is therefore almost the obvious solution for wind turbines.
The Delft Offshore Turbine (DOT) concept for the drive train of offshore wind turbines is to have the rotor shaft directly coupled to an oil-hydraulic pump in the nacelle. The hydraulic motor is located at the base of the turbine tower, where it is coupled to a seawater-hydraulic pump. The pressurized flow of seawater from each turbine converges to a hydro-power-like generator station where it is converted to electricity using Pelton turbines.

Objective
The approach so far has been to stepwise study, model and demonstrate the different aspects of the design. From the results it was concluded that with off-the-shelf the DOT drive train is feasible for turbines up to 1MW of rated power production.

The way to further prove the functionality and demonstrate the possible use of such a drive train is by building and testing it, preferably in a real offshore wind turbine.
In the spring of 2013 a consortium was formed to realize precisely this ambition. The plan is two-fold. Part one is the construction and testing of a DOT-type fluid power transmission system. Part two is the implementation in a secondhand turbine and installation of the whole assembly offshore on an existing foundation. In this location, the system will be tested for up to two years.

Approach
The first step in the design of the DOT demonstrator is to analyze the bearing and load capacities of the existing offshore support structure to be used. Based on these results and on available data, a variable speed turbine with pitch to feather blades is selected. The rotor of this turbine and the dimensions of the nacelle and tower are the critical inputs for the design of the fluid power transmission system.

Results
This paper presents the contemporary design of the DOT demonstrator, including specifications of the main components, the expected performance, remaining design challenges and an overview of the key steps for this project.

In the past decade wind turbines have developed into an important source of electrical energy. Due to the high ratio of wind power in the grids during strong wind conditions, requirements of the grid code have become more and more stringent. To improve the quality of the electricity produced an increasing number of systems tend to use a generator running at constant speed and are thus capable of connecting to the grid without using a frequency converter. Consequently, a constant generator speed requires the transmission, connecting the variable speed turbine shaft to the generator, to operate with a variable transmission ratio.
Different concepts using hydrostatic as well as hydrodynamic components have been developed to fulfill this requirement. These components can either transfer the entire power of the turbine or be arranged in a power split transmission with a parallel mechanical gearbox. The selection of a specific drive train not only has a large influence on power production but also on controllability and reliability. When selecting one concept, the site where the system is to be placed should also be considered.
In this paper different concepts for wind power transmissions with a variable transmission ratio are compared. The way in which each concept influences system controllability and overall efficiency is analyzed. In addition, their applicability to different types of turbines, e.g. onshore, offshore or even floating turbines will be presented. Finally, one example of a fully hydrostatic transmission is presented including all auxiliary components and the operation strategy.

An average power in the order of 200 to 500 GW could potentially be utilised from ocean waves /Cru08/. Compared to the world wide installed wind power in 2012 of 282 GW wave energy converters (WEC) could significantly con-tribute to the futures demand for electricity /GWE13/.
However, efficient and robust power take-offs (PTO) are needed for wave energy converters to become a commercially viable technology. Fluid power is a favourable solution since hydrostatic drive trains (HDT) are well proven, mass produced and can be considered as state of the art.
A new promising technology are the dielectric elastomers (DE) which can gain a significant share in the sector of wave energy. This technology offers the possibility to directly convert relative motion into electrical power via the change of electric charge due to compression or elongation.
At first, this paper discusses hydrostatic drive trains for wave energy converters (WEC) with different control strategies and describes their operational behaviour and efficiency. It is shown how requirements for force control and energy storage influence system design and overall efficiency.
Dynamic wave-to-wire (W2W) simulations – of an offshore heaving buoy and a nearshore bottom hinged flap – taking into account the efficiency of the PTO components are introduced to assess and optimise the performance. As locations for the nearshore concept Yakutat (Alaska, USA) and for the heaving buoy Reedsport (Oregon, USA) are chosen. In order to enter discussions, results of the coupled simulations are presented in the form of matrices containing power output, capture factors and PTO efficiency.
Intended to go further than an outlook this paper introduces DE generators for the application in WEC. Requirements and boundary conditions as well as the governing physics for the use in WEC are discussed. An exemplary topology of a wave farm and the differences to hydrostatic transmission are shown. Especially in smaller applications with power levels of 10 to 100 kW in remote locations DE can be promising. Beyond that, the used materials offer the possibility of new shapes of WEC. Due to the theoretically formability the DE-generator can be fitted to different fields of applications.
DE generators can be a reasonable complement and help to make wave energy accessible.

/Cru08/ - J. Cruz, Ocean Wave Energy, Springer Verlag, Germany, 2008
/GWE13/ - Global Wind Energy Council, Global Wind Report 2012

Wave Energy Converters harness the hydrodynamic energy of sea water waves. Commonly a buoyant body, which moves with the waves in an oscillating manner, is used. Here the movement behaviour depends on the type of the converter. The oscillating movement is typically transformed into electrical energy. The Power-Take-Off providing this transformation consists of a linear or rotational electric generator. Apart from the generator the transformation may include mechanical or hydrostatic components. Thus, the Power-Take-Off provides the transformation of wave energy into electric energy and is able to rectify and to smooth the incoming power.
The requirements on Wave-Energy-Converters contain economic aspects such as life-cycle costs, efficiency and availability as well as technical aspects. These technical aspects include the need to meet the specifications for connecting the converter to the electrical grid as well as safety measures. The specifications are merged in the grid code, the so called transmission code in Germany. In the paper various Power-Take-Off are presented. Diverse parts are modified to find as many layouts as possible. The focus is not only put on the generator but also on rectifying and smoothing elements. The influence of the diverse components on the efficiency, the costs and the durability as well as on the grid code compliance is investigated subsequently. Thus, it is possible to compare various Power-Take-Off to each other with respect to the mentioned aspects.

Einleitung
Ende der 1990 er Jahre wurden erstmals hydraulische Wankstabilisierungssysteme in Pkws der Oberklasse eingeführt. Diese Entwicklung sollte eine aktive Reduzierung der Wankbewegungen speziell bei schnellen Kurvenfahrten und durch den Ersatz des starren Stabilisators eine deutliche Verbesserung des Geradeauskomforts ermöglichen. Derartige Systeme tragen damit wesentlich zur Auslösung des Zielkonfliktes Sportlichkeit – Sicherheit – Komfort bei. Der stark gewachsene Markt für komfortbetonte SUVs ist Auslöser für die durchgeführten Neu- und Weiterentwicklungen.

Funktionsprinzip und Entwicklungsziele
Zum Aufbau wankstabilisierender Momente werden mittels einer vom Verbrennungsmotor getriebenen Hydraulikpumpe Druckdifferenzen in Linear- oder Rotationsaktenor erzeugt. Zur Regelung der Aktordrücke werden Druckregel- oder Druckminderventilen eingesetzt, welche schnell und stabil die geforderten Drücke stellen, aber auch Störgrößen, wie Volumenstromspitzen, ausgleichen sollen. Wesentliche Ziele der Neu- und Weiterentwicklungen sind die Realisierung einer stabilen und harmonischen Momentenregelung für die beiden Fahrzeugachsen bei gleichzeitig hoher Stell- und Umsteuerdynamik. Komfortbetonte Anwendungen erfordern zudem eine hohe Ansprechempfindlichkeit auch bei geringem Momentenbedarf.

Zweiblocklösung mit Druckregel – und Umschaltventilen
In der Weiterentwicklung eines bekannten Grundprinzipes konnten die Stellzeiten des Druckregelventiles für Druckaufbau und Druckabbau durch intensive Optimierungen der Ventildämpfung und eine spezielle Gestaltung von Vorsteuernuten in den Umschaltventilen erheblich reduziert werden.

Einblocklösung mit 4/3-Druckminderventilen
Für das Eingangs-Druckregelventil wurde durch die Integration von Seltenerd- Permanentmagneten die Stelldynamik und das Ansprechverhalten bei kleinen Strömen optimiert. Ein komplett neu entwickeltes 4/3 Wege Druckminderventil mit geschlossener Mittelstellung wird durch einen elektromagnetischen Linearmotor angesteuert. Ein komplexer Steuerkolben sorgt für die Druckregelung und das Umsteuern zwischen den beiden Aktorkammern. Der Magnetantrieb ist durch zwei Permanentmagnetkreise in Mittelstellung vorgespannt. Durch Wechsel der Stromrichtung in der Magnetspule kann der Magnetanker in zwei Richtungen ausgelenkt werden.

Simulation und Funktionserprobung in Labor und Fahrzeug
Die Auslegung und Optimierung der Ventiltechnik erfolgte unter intensiver Einbindung von FEM Simulationen für die Untersuchung von Magnetkreisen, Festigkeits- und Schwingungsthematiken. Für die Optimierung von Innenströmungen kamen CFD Tools zum Einsatz. Auf der Basis der Ergebnisse aus den Feldberechnungen und mit zusätzlichen Messergebnissen erfolgte der Aufbau und die Pflege von Systemmodellen die neben der Ventiltechnik das komplette Hydrauliksystem abbilden.
Neben diversen Ventilprüfständen wurde auch ein fahrzeugnaher Systemprüfstand aufgebaut. Hier können die Ventile zusammen mit Pumpe, Leitungssystem, Aktoren, elektrischer Ansteuerung aus dem Fahrzeugsteuergerät und eingeprägten Fahrbahnprofilen betrieben werden. Der Aufbau ermöglichte die Validierung der Systemmodelle und das Bewerten von Optimierungsmaßnahmen im Labor.

Konstruktion und Fertigungstechnologien der Einzelteile
Zur Minimierung von Materialeinsatz und Teilekosten wurden vielfach Ur- und Umformtechniken eingesetzt, wie z.B. gerollte Magnetgehäuse aus vorgeglühtem Weicheisen zur Minimierung der Hysterese. Bei Umschalt- und Sicherheitsventilen bewegt sich der Ventilkolben direkt im Aluminiumventilkörper.
Automatisierte Montage und Endprüfung
Die Ventil werden konsequent als druckdichte Laserschweißkonstruktionen aus Tiefzieh-, Fließpress- und Drehteilen aufgebaut. Justage und hydraulische Funktionsprüfung erfolgen automatisch an produktspezifischen Prüfständen. Für die pneumatische Endprüfung der komplettierten Ventileinheiten konnten gute Korrelationen zur Funktion an Öl erarbeitet werden.

Aktive Federungen (4-Quadrantenbetrieb) für den Einsatz im PKW werden seit 1998 serienmäßig unter dem Namen Active Body Control (ABC) von Daimler in der S- und CL-Klasse eingesetzt . Beim ABC-System handelt es sich um eine Federfußpunktverstellung mittels eines hydraulischen Kolbens. Alternative Systeme, wie z.B. das auf elektrischen Aktuatoren basierende Bose Suspension System kommen über das Prototypenstadium nicht hinaus.
Im militärischen Bereich ist 2009 eine aktive Fahrzeugfederung erfolgreich im DINGO II eingesetzt worden. Dieses System verwendet einen reversiblen Flügelzellenmotor als Antrieb, dieser versorgt einen Hydraulikzylinder.
Aktive Federn auf Basis von Rollbalg-Luftfedern sind zwar in der Idee seit 1991 bekannt, aufgrund vielfacher Schwierigkeiten aber noch nie realisiert worden.
In diesem Artikel wird die Entwicklung, Untersuchung und Bewertung eines aktiven Luft-Feder-Dämpfers - basierend auf einer serienmäßigen Rollbalg-Luftfeder - für den Einsatz in einem PKW beschrieben.
Die Federkraft einer Rollbalgluftfeder ergibt sich zu F=(p-p_u)*A, p ist der Innendruck der Feder, p_u der Umgebungsdruck und A die druckwirksame Fläche. Bei einer Rollbalgluftfeder ergibt sich die druckwirksame Fläche A ungefähr aus denjenigen Punkten der Rollbalgfalte, an die eine radiale Tangente angelegt werden kann.
Der aktive Betrieb, d.h. das Stellen von axialen Kräften unabhängig von der Bewegungsrichtung wird möglich durch eine Änderung der druckwirksamen Fläche A. Dies geschieht durch das radiale Verschieben von Kolbensegmenten, an denen der Balg anliegt. Die Funktionsweise und der experimentelle Nachweis der Funktionsfähigkeit wurden bereits während der 8. IFK präsentiert.
Basierend auf diesen Ergebnissen erfolgt in Zusammenarbeit mit einem Industriepartner die Weiterentwicklung des bisherigen Systems in einen fahrzeugtauglichen Prototyp. Dabei liegt der Schwerpunkt auf:
1) Entwicklung einer Energierückgewinnung und Zwischenspeicherung:
Der effektive Betrieb im PKW ist nur mit Hilfe einer Energierückgewinnung und Zwischenspeicherung möglich. Es wird jeweils ein Konzept zur elektrischen und hydraulischen Energiezwischenspeicherung vorgestellt.
2)Erweiterung der aktiven Luftfeder um eine Luftdämpfung:
Die Bedämpfung der Radeigenfrequenz erfolgt über eine Luftdämpfung. Es wird gezeigt, inwieweit sich die Luftdämpfung im Zusammenspiel mit der aktiven Beeinflussung des Fahrzeugaufbaues hierfür einsetzen lässt und welche Regelkonzepte hierfür notwendig sind.
3)Überprüfung der Dauerfestigkeit:
Die Verschiebung der Segmente beansprucht den Balg lokal stark, teilweise treten Druckspannungen auf, beides führt zur Zerstörung des Balges. Mit Hilfe eines detaillierten nichtlinearen FE-Modells des Balges werden geeignete Designs für die Segmente und den Kolben gefunden, sodass ein Betrieb im KFZ ohne Zerstörung des Balges möglich ist. Dafür wird das Ändern der wirksamen Fläche A simuliert und die resultierenden Fadenkräfte ausgewertet. Die besten Designs werden am Prüfstand getestet. Es wird ein Design vorgestellt, welches den Betrieb der Segmentverschiebung ermöglicht.
4)Regelung:
Regelungen für aktive Federn (aktive Aufbaubeeinflussung, passive Bedämpfung der Radeigenfrequenz) sind ebenso bekannt wie Regelungen für Semiaktive Luftfederdämpfer. Die Kombination von beidem ist noch nicht erforscht. Es wird in dieser Arbeit ein Regelkonzept vorgestellt, welches den kombinierten Einsatz einer Luftdämpfung und einer aktiven Luftfeder ermöglicht.

Das vorgestellte Konzept des aLFD sowie die Regelung sind im 5-Körper-Fahrzeug-Modell untersucht und bewertet. Abschließend wird in dieser Arbeit die Frage beantwortet, in welchem Rahmen der Einsatz des aLFD im KFZ sinnvoll ist.

Der zukünftige „Mehrwert“ von PKW-Achsen wird zunehmend durch den Einsatz elektronischer Regelsysteme erzielt. Die Entwicklung solcher „mechatronischer“ PKW- Achsen erfordert den Einsatz eines Prüfsystems, das eine Prüfung der Achse als Gesamtsystem ermöglicht. Aktive Stellglieder und ihre Interaktion mit anderen Komponenten können so ohne aufwändige Versuchsfahrten realitätsnah getestet werden. Im mechatronischen Entwurfsprozess hat sich der Einsatz von Hardware-in-the-Loop-Simulationen (HiL-Simulationen) etabliert. Sie ermöglichen den Test von realen Komponenten in Echtzeit, ohne dass ein Aufbau des Gesamtsystems erforderlich ist. Auch im Hinblick auf die Entwicklung mechatronischer Achsen ist der Einsatz der HiL-Technik sinnvoll.
Derzeit am Markt verfügbare Prüfstände für PKW-Achsen werden vorwiegend für Nachfahrversuche mit gemessenen oder gezielt im Vorfeld generierten Anregungsprofilen eingesetzt. Sie eignen sich jedoch nicht direkt für die Einbindung in eine HiL-Simulation. Die Gründe dafür liegen in ihrem strukturellen Aufbau und der zu geringen Bandbreite des geregelten Systems. Bisher wurden in iterativen Prozessen Vorsteuerungen für die gegebenen Anregungssignale optimiert, um die für die Nachfahrversuche erforderliche Bandbreite zu erreichen. Diese Vorgehensweise eignet sich jedoch nicht für den Test „mechatronischer“ Achsen und ihrer Regelsysteme, da für diese Systeme die Reaktionen am Radträger von der jeweiligen Regelung der aktiven Komponenten abhängen und somit im Vorfeld nicht bekannt sind.
Ein neu entwickeltes Konzept für die HiL-Simulation „mechatronischer“ PKW-Achsen sieht die Verwendung eines Prüfstands vor, der das Aufbringen von Kräften und Momenten bzw. Wegen und Winkeln in allen Freiheitsgraden am Radträger erlaubt. Dazu sind parallelkinematische Anregungseinheiten in Form von hydraulischen Hexapoden mit einem vertikalen Maximalhub von ca. 170 mm vorgesehen. Diese sind so zu regeln, dass eine Anregung mit der für die HiL-Simulation erforderlichen Bandbreite von ca. 80 Hz im Kleinsignalbereich (<1mm) möglich ist.
Geeignete Regelstrategien wurden modellbasiert untersucht, müssen aber noch am Prüfstand erprobt werden. Das Regelkonzept für die Hexapoden setzt eine möglichst breitbandige Aktorik, Sensorik und digitale Signalverarbeitung voraus, um den Phasenabfall im offenen Regelkreis zu minimieren und somit die Bandbreite des geschlossenen Regelkreises zu optimieren. Die hydraulischen Aktoren wurden deshalb unter Berücksichtigung des gewählten Regelungskonzepts ausgelegt. Insbesondere auch die Messverstärker und die Komponenten zur Signalverarbeitung wurden hinsichtlich möglichst großer Bandbreite ausgewählt.
Im Fokus des geplanten Artikels steht die Vorstellung des neuartigen Prüfstandskonzepts für die HiL-Simulation mechatronischer PKW-Achsen. Einleitend werden der Aufbau und die Funktionsweise bisher verfügbarer Prüfstände und die damit verbundene Problematik für den Einsatz in der HiL-Simulation dargelegt. Weiterhin wird der Stand der Technik für die Regelung von Parallelkinematiken mit hydraulischen Aktoren diskutiert. Im Hauptteil wird das Konzept für einen Prüfstand zur HiL-Simulation mechatronischer PKW-Achsen vorgestellt. Dieses umfasst den Gesamtaufbau sowie die Auswahl der Aktorik, Sensorik und Informationsverarbeitung im Hinblick auf das Regelkonzept. Die modellbasierte Absicherung des Konzepts wird erläutert, mit den Schwerpunkten Modellbildung, Regelung und Simulation. Die vorgestellten Simulationsergebnisse werden hinsichtlich der Verwendbarkeit des Prüfstands für die HiL-Simulation „mechatronischer“ PKW-Achsen analysiert. Abschließend werden die wesentlichen Erkenntnisse zusammengefasst und die erforderlichen Arbeiten für die Zukunft daraus abgeleitet.

Due to the capacity of continuous speed ratio change and high-power transfer, hydro-mechanical transmission owns wide prospect in the market of high-power vehicle. In order to speed up its application, research on the speed ratio follow-up control for hydro-mechanical transmission becomes more and more important and valuable. Based on the principle analysis on geometric type hydro-mechanical transmission, the speed ratio equation and the range-shift condition are investigated. Further, the simulation model of vehicle with hydro-mechanical transmission is built by simulation software EASY 5 and the corresponding speed ratio control strategy is designed. Finally, the speed ratio follow-up control effect is analyzed by simulation and experiment. Results show that through the speed ratio follow-up control, the hydro-mechanical transmission can make vehicle engine work under the desired speed no matter how the external load is changed, which can improve the vehicle power and economy performance, greatly.

In this paper, an optimization with computational fluid dynamics analysis of the lubrication circuit of a dual clutch gearbox is presented.
The study of the lubrication in gearboxes is an important issue in off-road machines design because reliability depends mostly from lubrication performance, as well as machine lifetime and overall energy efficiency of the transmission. Nevertheless the problem is very critical. The industrial approach on this matter is quite traditional and is still based on practice and on trial and error method (which involve several prototype adjustments and extensive physical tests).
On the other hand the lumped element models approach is not always effective, mainly because of the complexity of the geometry and of boundary conditions (i.e. rotating complex shape volumes, air inclusion, etc.).
A CFD approach is proposed here to characterize the flow field in the lubrication circuit. In order to accomplish the goal, some challenging issues were encountered such as the architectural complexity due to the large number of fluid paths and outlets, the critical meshing phase caused by the geometrical complexity and the difficult choice of numerical boundary in order to reflect at best the actual conditions of the physical behaviour.
In this paper an optimization method is outlined and different solutions were tested; finally a new configuration circuit, providing an optimum oil flow rate to each user was identified.

Transient simulation techniques are increasingly used for reduction of time- and cost intensive test rig and field studies to obtain reliable information about maximum loads and component life in an early stage of development.
At present, the focus lies on multi-body dynamic simulations of tribologically coupled hydraulic systems like plunger, roller shoe, crankshaft, distributor ring as well as circu-lar slider and spherical joints. The systems can be fuel or oil lubricated. These tribo-logical systems are characterized by local elastic running surfaces on both sides, pressure and temperature dependent viscosity and characteristic run-in contours, which are necessary for a bearable load distribution. Beside the minimal lubrication gaps and the maximum pressure the main tribological optimization targets are the re-duction of friction power loss and mixed lubrication areas.
The presented simulation software couples the sub problems hydrodynamics (with mixed lubrication and surface roughens effects), structural dynamics (with local iner-tia effects) and multi body dynamics. The coupling is realized in the time domain to include the non-linear spring- and damping characteristics of the lubricant film.
In this paper, the basics of the physical modelling as well as application examples in the field of hydraulic system analysis are presented.

Longwall Mining Simulation
Background
In underground mining technologies, mainly in coal mining, Longwall Systems are used. These consist of a row of shields and a conveyor in front. On the conveyor is the path of the cutting machine (shearer). The shearer has its own hydraulic system and is not to be part of this project. Shields are used to provide roof support and to push the conveyor while the shearer is working. The shields are driven by an electro-hydraulic system with a central pump station.
Each shield has several hydraulic functions which are controlled by its own PLC. The most important are shield lower, shield raise, pull shield and push conveyor. These functions allow to move the whole longwall system through the coal face.
A Long Wall System can contain of up to 250 shields which totalize a length of 400 m. Furthermore there is a hydraulic hose line system with up to several km of length. Choosing the appropriate system components and the proper master sequence of shield operation to encounter the client needs is a difficult and time consuming. The main objective is to accomplish a well positioning close loop between the Long Wall System of Shields face advance rate as close as possible to the shearer speed which varies because of coal hardness and other geological conditions. Up to the completion of the project the specification of pump capacity, required hose diameters and obtainable cycle time and the resulting face advance rate are based on relative simple pressure drop calculation.

Project
For this project Famic Technologies in cooperation with Caterpillar Global Mining developed a method to optimize these aspects. Applying this method results in Energy/Cost/Time saving since it increases mining productivity, speeds up prototyping of new systems and improves communication with the clients. The methodology relies on a simulation tool in which all components have been modelled according to their technical specifications. For this project Automation Studio from Famic Technologies with customized add-ons is used.

Proceeding
Once a single shield is modeled and simulated, the validation of its behavior is compared with lab measurements. Later the designers in this stage of the project are able to test different valve options to fit the shield performance according customer request.
The next stage is the main objectives of this project. With the full modelled hydraulic circuit a simplified shield circuit is then produced by controlling each steady state actuation by variable orifice controlled by the shield sequence itself. With the new developed tool the whole Longwall system is built automatically with as many shields as the mine needs. Pumps, filters and supply lines can also be added.
With the results of the simulation the engineering team will then be able to optimize pump capacity, hydraulic line diameters and general system layouts to fit the requirements. This is mainly the shearer speed which the shields have to keep up with.
Another important aspect is to adjust the Long Wall Master Sequence which controls the parameters of each shield cycle. Various scenarios can be tested quickly, compared and analysed according based upon different criteria, e.g. flow demand, pressure drop, face advance speed etc. This information can be used to optimize programming of the shield PLC.

Result
The aim is to have a powerful tool to simulate longwall systems and their dynamic behaviour especially with respect to more than 1000 hydraulic axis in the system. With the results of the simulation the system can be designed according to performance request but also economically advantageous even for the customer. The new tool gives the engineering team better results and more opportunities of optimizing future projects. The best solution can be chosen and reported to the client before any prototyping is started.

Computational fluid dynamics (CFD) simulation has gained great importance for the design of hydraulic components and machinery. Since it is very difficult or currently not possible to measure certain values inside the machinery, simulation techniques and software have undergone a rapid development in the past years and are today widely used in research and development efforts.

Regarding hydraulic pumps and motors it is especially interesting to consider transient simulation in order to gain information about the dynamic flow inside the rotating machine. The complex geometry of certain parts of the machine, i.e. the valve plate or ports, requires the use of 3D simulation in order to account for more complex physical situations, which cannot always be modeled using 1D-simulation.

This paper deals with the transient dynamic simulation of a swash plate axial piston pump using the simulation software “PumpLinx®”. This special simulation environment is specialized to meet the requirements of hydraulic machinery. The software uses templates in order to define the different components and thus automatically defines the dynamic domains and interfaces in the pre-processor.

The simulative investigation presented here concentrates on the accurate representation of the cylinder pressure build up and the qualitative identification of cavitation critical areas. Optimization is then carried out in order to minimize these areas. The simulated pressure build up inside the cylinder is compared to 1D-simulation results and test bench measurements.

A key aspect of the simulation is set on the identification of cavitation critical areas inside the pump, especially concerning the commutation. Cavitation occurs when the local pressure drops beneath saturation pressure. In this case dissolved air is released and forms a gas bubble, which implodes rapidly in high pressure regions. If the pressure drops below the vapor pressure a vapor bubble is formed. Either cavitation form can be the cause of noise and cavitation erosion, the latter of which decreases the systems efficiency and ultimately leads to system failure. It is therefore important to analyze and identify the cavitation critical volumes and areas in order to optimize the pump design.
The cavitation model implemented in the simulation environment differentiates between non-condensable gas, vapor and oil. One great issue in cavitation simulation is the accuracy of parameters such as bubble radius, collapse factor, saturated vapor pressure and others. The investigation of these parameters is not subject of this paper and therefore standard values are used.

In conclusion the CFD-simulation of a swash plate axial piston pump is shown and validated. A special focus is placed on the prediction of cavitation critical areas and their optimization in order to obtain a quieter and more reliable hydraulic pump.

Directional control valves are commonly used in position control systems for hydraulic cylinders. The valves direct the oil flow either in or out of a cylinder chamber, thus changing the cylinder length. It is state of the art to have two valve actuation systems (usually solenoids) per operated cylinder: one for extending and one for retracting it.

At ARGO-HYTOS it was found that it is possible to fulfil these requirements with a specially designed 4/3-proportional spool layout and to use only one solenoid for its actuation. This way the valve size can be reduced significantly. Furthermore the system is expected to be cost-competitive even compared to regular systems with two on/off valves. Thus it is possible to provide a proportional valve function and reduce necessary design space.

Compared to regular proportional valves, the here mentioned valve has a lower resolution which is due to the limited spool stroke with only one actuator – this is acceptable in many applications. One of these is suspension systems with their cylinder position and pressure control. Here, the typically used on/off-valves with constant orifices have already proven their function in many suspension control systems. However, the setting of constant orifices is always a compromise within many external boundary conditions.

Therefore an adjustable valve opening area is beneficial for suspension systems. This can be due to oil viscosity/temperature, as well as extreme load changes or varying pressure supply from the central hydraulic system. With a proportional valve, the cylinder position and the rodside preload pressure can be brought to the desired level quicker, yet without overshoot. This particularly improves comfort and reduces undesired overloads on suspension components.

The mentioned valve is already used in the ARGO-HYTOS Modular Hydro Pneumatic Suspension MHPS, which is currently under development. The valve has successfully passed lab tests, system and field tests are planned for summer 2013.

Gear volumetric pumps produce high level of vibrations and fluidic pressure fluctuations even in normal operating conditions owing to periodic meshing of the gear teeth. In general, conventional spectral analysis of vibration signals may neither help to analyse the signals nor to reveal the presence of this periodicity. Cyclostationary models have proven their usefulness for understanding experimental data, for predicting trends and for machines diagnosis where faults in rotating components will typically produce a repetitive release of energy. These models are based on statistical descriptors rather than partial differential equations. In addition, when the cyclostationary framework is used with the angular variable of the machine rather than the time variable, it makes it possible to localise precisely the fault within the angular reference thus simplifying extremely its detection. The presence of a fault in gear pumps such as tooth defect, tooth crack or wear usually affects the pressure and the vibration signals by imposing strong periodic modulation, which a cyclostationary approach is well suited to detect.
In this paper, many condition monitoring indicators are calculated using cyclostationarity analysis of the down stream pressure signal. This signal is measured using ICP sensor installed on the outlet of the pump. An accelerated life time test is used in order to check the evolution of these indicators during the gear degradation. The historical trends of these calculated parameters reveals that they are relevant for detecting the pump efficiency degradation and can be used as relevant features for condition monitoring of gear volumetric pumps.
Finally, it is proved that cyclostationarity improves wear detection in gear pumps and the extracted diagnostic information can be used for condition-Based Maintenance system.

A thin pressure sensor finds many areas of interesting challenges where the application of standard pressure transducers takes high design effort or simply is not possible.
The basis of the sensor is a thin Polyvinylidene fluoride film (PVDF). As the film solidified under electrical potential, it has piezoelectric qualities. When the film is subjected to pressure, electrical charges can be measured on the film’s surface and serve as a measure for the pressure.
The main advantages of the described sensor are its thickness, flexibility and the possibilities to realize both a spatially and temporally resolved measurement. The fluid flows are hardly influenced by the low thickness of the sensor and due to its flexibility, it can be mounted on curved surfaces as well. The spatial resolution is defined by the width of the electrode (currently 150 μm). The temporal resolution can be set from the cutoff frequency of the charge-amplifiers (0.01 Hz) up to the natural frequency of the sensor (in the range of GHz).
One challenge in the realization of this measurement system is the affixing of electrodes on the PVDF-film’s surface. The material has a very low adhesive force on the surface. Methods such as sputtering or electroplating have failed to affix the electrodes on the film’s surface properly.
Hence, the first sensor prototypes produced were manufactured using Flex-PCB technology. An example of this sensor design is shown in
Figure 1. This sensor is used to measure cavitation implosions, where pressures in the range of 5-50 MPa arise. The sample rates necessary to resolve these implosions go up to the range of several MHz.
Another interesting method for the manufacture of the sensors is the screen printing technology. At the time, this printing technique is increasingly used for the realization of organic and inorganic electronics. The method allows a low cost production of different electric parts and a relatively high resolution of the structures.
The new printed sensor has a small total thickness in comparison to Flex-PCB- technology. The printing process takes place on a semi-automatic screen printing machine Kammann K15Q-SL with a printing speed of 0.5 m/s. The electrodes are printed on a PVDF-film with a thickness of 28μm wet on wet two times to ensure a better reproducibility of the printed structures. All in all, a layer thickness of about 6µm could be achieved for both sides of the sensor.
The width of the smallest printable electrodes is currently about 150μm. As fluid is a silver acrylic-based adhesive used.
The printed electrodes are connected to a board via FFC connectors. On the current board 32 charge amplifiers are installed whose analog outputs can be connected to a data acquisition card (PC). The analog channels are multiplexed, so that currently a sensor resolution of 1024 pixels is feasible. Alternatively the analog signals can be routed to the on board analog-digital-converters (ADC). ADC modulates the analog voltage into a TTL signal with a voltage-dependent pulse width with frequencies of up to 10 MHz for all 32 channels. Depending on the application, the digital data from the ADCs is processed with a FPGA device and stored in a PC.
The sensor design is used for measurement of cavitation impacts in a nozzle. In this test rig a maximum pressure in the range of 5 MPa and frequencies up to 500 kHz are expected.

Oil condition monitoring is a vital part of integrated asset health management. With an increasing impetus towards real-time decision making, delays incurred in offline laboratory oil analysis are becoming less acceptable. At present, several oil quality parameters can be monitored by commercially available sensors, and active research and development programmes are being pursued by both academic and industrial researchers to develop robust, cost effective sensors for the remaining key parameters.
State of the art are optical particle sensors, dielectric relative water sensors and to a certain degree dielectric and conductive oil quality sensors.
This paper presents an overview of currently available oil condition sensors, their advantages and limitations and looks at some recent developments, particularly in the following three areas: Contamination by metallic wear debris, measurement of total water content and determination of in-service oil viscosity. In each case, quite different technological solutions have been adopted.
Metallic Wear Debris: Recent improvements in the sensitivity of inductive particle counters have enabled the detection of individual ferrous particles down to the sub-100μm diameter regime and close to the 100μm diameter mark for non-ferrous metals. Experiences of particle counters in wind turbine applications have shown the potential for enormous benefits in failure prevention.
Total Water Sensor: Online sensors for total water content measurement utilising infrared transmission measurements have also been recently developed. The advantage is, that this type of sensor, in comparison to the state of the art dielectric relative water sensors, can measure the absolute water content over a wide range.
Viscosity Measurement: Commercially available viscosity sensors include both the oscillating piston type and high frequency oscillating crystal designs (SAW/TSM). However a cost effective device employing a low amplitude, mid-frequency vibrating sensor element has been recently developed. Key features include accurate measurements over a very wide viscosity range and an operating range which covers high temperature and pressure applications.

Within the scope of the proposed paper the functional principles of these new measuring technologies will be presented theoretically enriched by measured data from application examples.

Regulations such as TIER IV Final and STAGE IIIb force manufacturers of mobile construction machinery to reduce special exhaust gas components. As this requirement is unattainable solely through measures inside the engine and exhaust gas treatment is extensive, engines with reduced power seem to be a good compromise to meet the requirements. But then, a higher overall hydraulic efficiency is essential to fulfill the same tasks with the machine. In addition, decreasing energy resources lead to raising fuel costs. Customers require higher productivity without changes in the handling characteristics of the machine.
In this situation developers need assistance to accommodate these conflicting requirements. For this purpose, it is not only essential to create new and more efficient hydraulic system designs. Furthermore, the decision process requires high amount of information to rate different systems in short time. As real prototypes are expensive and require a lot of time for implementing new hardware on the machine and finding the optimal setup, hydraulic system simulations serve as a good tool to provide well-founded decisions.
Today, models and corresponding efficiency data of hydraulic components are accessible, so that is easy to build up and parameterize the hydraulic circuits as well as the interaction with the diesel engine. But, information about real duty cycle loads is often insufficient and not suitable for the comparison of different hydraulic systems. The reason is that measured data corresponds with the reference system and is hard to be used for systems with different characteristics such as response, acceleration and available power. Furthermore, the task does not have to be fulfilled with equal consumer motions for all systems. In consequence, an informed decision, which new system design to follow, is not possible.
To get information about system efficiency for slower and faster motions as well as lower and higher loads, it is indispensable to create load conditions from the kinematics of the machine. But, as multi-body simulation tools are also expensive and lead to higher simulation time, it is not clear if a series of co-simulations will be an alternative to number of prototype tests.
This paper deals with an efficient approach enabling a rating of improvements in mobile hydraulic systems. It demonstrates a methodology for investigating different system designs, even in case of insufficient cycle data. For this purpose, different ways will be followed and compared. First, measured cycle data is scaled with respect to load and cycle time leading to time-dependent conditions. Another considered option is to detect load-data from measured data and transform it to look-up table data considering both static and dynamic issues leading to time-independent data. At last, the kinematic of the machine is covered by mathematical equations leading to a physical model that is implemented directly to the simulation tool. All of these methods will be compared in general and in more detail with respect to accuracy and simulation time and efforts.
The investigations are based on a 21.5 t crawler excavator that was chosen as an example to represent conventional work hydraulic systems. This application also utilizes many subsystems that are typically found in mobile hydraulics. The interaction between the diesel engine, the work hydraulics and the kinematics of the machine is therefore considered in the simulations.
It will be shown that first information about efficiency and cycle performance of hydraulic systems can be detected easily in short time by efficient approaches that do not require high efforts in physical prototypes and costs for additional software. All results will be given using selective diagrams.

With the emergence of promising technologies such as hybrid solutions and alternative hydraulic systems aimed at optimizing the energy efficiency of mobile machinery, new requirements have been set for tomorrow’s hydrostatic units. In addition to the design modifications imposed by higher working loads and longer durability of every component, the engineering challenge is also shifting to improving the control dynamics of variable displacement units. The present paper illustrates these new requirements with the example of a so-called displacement controlled axial-piston swash-plate pump and points out the possible ways available for improving its control dynamics. In order to address this issue, the fundamental equations of every component affecting the dynamic response of the pump are derived. It includes the servomechanism of the pump itself, the pressure reducing valves used to control the servo-valve and the electric current control loop piloting the pressure reducing valves. On the basis of both simulation and measurements, key design parameters are identified and their contribution to the final dynamic response of the pump is presented.

Bisher kommt die elektrische Antriebstechnik für Fahrantriebe mobiler Arbeitsmaschinen, begründet durch die geringe Leistungsdichte und die hohen Kosten, nur dort zum Einsatz, wo Fahrzeuge in Gebäuden betrieben werden (z.B. Gabelstapler) oder wo besonders große Leistungen benötigt werden (z. B. Mining-Fahrzeuge). Gegenüber der etablierten hydraulisch-mechanischen Antriebstechnik weisen elektrische Antriebe einige Vorteile wie beispielsweise das Wegfallen des Hydraulikfluids, eine oft geringere Geräuschentwicklung, einen temporär emissionsfreien Betrieb, reduzierte Leerlaufverluste sowie einen besseren Wirkungsgrad im Teillastbereich, auf. Nachteilig ist das quadratisch von der Drehzahl abhängige Kippmoment, welches bei großen Spreizungen zur Überdimensionierung der Elektromotoren führt.

Für Anwendungen im Automotivebereich konnte durch Anhebung der Drehzahl von Elektromotoren auf über 20.000 U/min die Leistungsdichte erheblich gesteigert werden. Mit einer Leistungsdichte von 2 kW/kg kommen die elektrischen Maschinen heute bereits in die Nähe von hydraulischen Schrägscheibenmaschinen.

Ziel eines Teilprojektes des Verbundvorhabens TEAM ist es, das Potenzial dieser elektrischen High-Speed-Antriebe für mobile Arbeitsmaschinen nutzbar zu machen und die Einsatztauglichkeit anhand von Prüfstands- und Feldversuchen nachzuweisen. Die hohe angestrebte Drehzahl erfordert die Weiterentwicklung geeigneter Elektromaschinen, Steuerungen und Getriebe. Die Antriebe sollen als Radantrieb eines Ackerschleppers und als Förderbandantrieb einer Straßenfräse zum Einsatz kommen. Aufgrund der hohen Umfangsgeschwindigkeiten der Getrieberäder werden hier spezielle technische Lösungsansätze hinsichtlich Verzahnung, Lagerung, Dichtungstechnik sowie Schmierung notwendig, um den Anforderungen bezüglich Lebensdauer, Akustik, Wirkungsgrad und Wärmemanagement gerecht zu werden. Hierzu werden am Institut für Maschinenelemente und Maschinengestaltung Vorversuche durchgeführt. Diese umfassen zum einen die Erprobung der hochdrehzahlbelasteten Komponenten, zum anderen die Funktionsprüfung des ausgelegten Öleinspritzsystems in der schnelldrehenden Planetengetriebestufe.

Bei der Auslegung der E-Motoren stellt die hohe geforderte Drehzahlspreizung der Zielanwendungen eine maßgebliche Herausforderung dar, da das maximal nutzbare Kippmoment quadratisch mit der Motordrehzahl abfällt. Dies führt häufig zu einer nennenswerten Überdimensionierung der E-Maschinen. Erkenntnisse sowie die Demonstratoren (Band- und Fahrantrieb) aus dem Vorhaben können in Folgeprojekten auch auf weitere Anwendungsfelder der mobilen Arbeitsmaschinen übertragen werden.

Der Beitrag zum „9. Internationalen Fluidtechnischen Kolloquium“ stellt zunächst die entwickelten Antriebskonzepte für den Fahrantrieb des Ackerschleppers sowie für den Bandantrieb der Straßenfräse vor. Die Risiken bei der Umsetzung derartiger Antriebskonzepte werden aufgezeigt, bewertet und Gegenmaßnahmen diskutiert. Anschließend werden die aus den Vorversuchen gewonnenen Erkenntnisse dargestellt. Diese Einsichten sollen Lösungsansätze zur optimalen Auslegung schnelldrehender Maschinenelemente aufzeigen.

Hersteller mobiler Arbeitsmaschinen sehen sich mit wachsenden Anforderungen bezüglich
Energieeffizienz, Sicherheit und Anwenderfreundlichkeit konfrontiert. Dies macht eine
kontinuierliche Weiterentwicklung der Steuerungs- und Systemarchitekturen notwendig. Als Antriebslösungen für die Arbeitshydraulik mobiler Maschinen kommen derzeit hauptsächlich hydraulische bzw. elektrohydraulische Steuerungssysteme zum Einsatz, bei denen mehrere Verbraucher gleichzeitig und möglichst voneinander unbeeinflusst von einer Pumpe mit hydraulischer Leistung versorgt werden. Eine bedarfsgerechte Aufteilung der zur Verfügung stehenden Leistung wird dabei von Ventilen übernommen, welche meist in „open-center“ oder „closed-center“ Bauweise ausgeführt sind und über einen gemeinsamen Steuerkolben für Zu und Ablauf verfügen. Darüber hinaus kommen eine Reihe an zusätzlichen Elementen, wie Druckwaagen, Nachsaugventile, Lasthalteventile oder Sekundärdruckbegrenzungsventile, zur sicheren Umsetzung der Funktion zum Einsatz. Die sich ergebende Strukturkomplexität konkurriert mit der Forderung nach Flexibilität für Funktion und Bediencharakteristik.

Die steigende Etablierung elektrohydraulischer Komponenten und die damit verbundenen
steuerungstechnischen Möglichkeiten lassen mehrere Entwicklungstrends beobachten. Durch eine zunehmende Hybridisierung mobiler Arbeitsmaschinen oder vielmehr der Nutzbarmachung gespeicherter Hub- und Bewegungsenergie, sind verdrängergesteuerte Funktionen und Systeme mit getrennten Steuerkanten zusehends in den Fokus von Forschung und Entwicklung gerückt. Insbesondere Systeme mit getrennten Steuerkanten bieten dabei das Potential auch bei kostensensitiven Anwendungen die Potentiale zur Verbesserung des energetischen und dynamischen Verhaltens zu nutzen. Gleichzeitig ist es möglich die Struktur- und Steuerungskomplexität bei gestiegener Flexibilität zu reduzieren.

Obwohl die prinzipielle Idee einer unabhängigen Betätigung von Zu- und Ablaufventilen eines Verbrauchers nicht neu ist, hat diese Technologie erst in jüngster Vergangenheit ei einigen wenigen Herstellern Einzug in erste Maschinenkonzepte gefunden. Da die technologische Weiterentwicklung von Systemen im Bereich der mobilen Arbeitsmaschinen eher evolutionär und weniger revolutionär geprägt ist, sind vor allem der vermehrte Einsatz von Elektronik, Sensorik und dem damit verbundenen Steuerungs- und Regelungsaufwand Gründe für die fehlende Akzeptanz solcher Systeme. Daher ist es das Ziel neue, robuste und möglichst einfache Strukturen mit getrennten Steuerkanten zu entwickeln.

Der Beitrag verfolgt das Ziel aufbauend auf einer systematischen Erarbeitung und Analyse des möglichen Lösungsraumes neue elektrohydraulische Steuerungssysteme mit getrennten Steuerkanten zu entwickeln und zu untersuchen. Dabei sind sowohl der generatorische, als auch der konduktive Teil und insbesondere deren Zusammenspiel in Form des Steuerungs- und Regelungskonzeptes Gegenstand der Untersuchungen. Diese Systemsynthese bringt als Ergebnis Lösungsstrukturen hervor, welche sich durch eine einfache Ventilgestaltung und einen geringeren Komponentenaufwand Proportionalventile, Sensoren, Magneten) als bisherige Lösungen auszeichnen. Darüber lässt sich das Systemverhalten durch die Untersuchung der Grenzen und Möglichkeiten einfacher Betriebs- und Regelungsstrategien zusätzlich verbessern. Ergebnisse aus Simulation und Prüfstandsuntersuchungen dienen als Validierung der untersuchten Sachverhalte. Die Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit der neuen Systeme wird exemplarisch mit auf dem Markt etablierten Lösungen verglichen.

In scuba diving there is a very high interest of divers, diving instructors, diving schools and resorts to avoid deadly accidents and in a worst case scenario to simplify the rescue of a dead body. To counter steer and to prevent any damage to the scuba diver, the industry primarily focuses on training measures and regulations to educate scuba divers to follow a defined sequence of activities in a number of situations which potentially may occur below the water surface. The purpose of the present paper is to contribute to the development of a purely pneumatically controlled device that, under certain circumstances, guides the diver to the water surface. In this connection Bosch Rexroth Pneumatics currently designs and is planning to launch a novel product to the scuba diving market, named DIVO. Such technical innovation has the potential to make a contribution towards reducing the burden of drowning worldwide.

The basic innovation is to bring a scuba diver to the water surface, in a situation where he or she is incapable of acting in a correct diving manner and the diver or buddy no longer acts rational. Almost all diving fatalities are caused by omitting correct human behavior. This is actually what DIVO does – take immediate action when the diver is incapable of doing that. In a misguided moment, when, he or she is not capable of breathing in the system, it gives the diver a piece of mind to surface in any eventuality.

Providing an alternative and adding new features to the current inflators employed in the market, DIVO can be used with already existing diving equipment, integrated between the regulator, tank and buoyancy vest (BCD). As long as the diver breathes through the regulator, he or she can proceed to scuba dive as normal. In fact DIVO is a purely pneumatic product, which does not include any electronic components. That way the energy of compressed air in the tank is utilized and one does not depend on the status of a battery to support any electronic features. Hence, its function is guaranteed, which is to bring divers to the surface, by inflating the BCD, if:

- the diver does not breathe, or manually fills the BCD, within a defined period
- the tank pressure drops below a preset value

Besides the standard functions, the new feature of the breathing detection will be activated by pushing either the inflation or the deflation button. Once activated, the system measures the cracking pressure in the 1st stage hose which arises from the breathing activity of any scuba diver. In case there is no breathing activity for a defined period of time, a pressure builds up in a volume chamber. Once a preset pressure level is reached, the system triggers an automatic filling of the BCD. In addition the deflation button has a reset function as well. If the diver does not breathe for a defined period of time, the automatic filling of the BCD can be stopped by pushing the deflation button and the breathing detection starts again. That function may be useful in a situation, when the diver is still conscious and intentionally wants to retain control. In addition, an acoustical signal sounds when the BCD will be filled automatically, which potentially can attract the attention of the buddy to provide life saving measures.
The breathing detection function can be turned off by pushing the off button at any time. The actual status, whether the device is turned on or turned off, is indicated visually. This function is useful to e.g. carry out educational exercises or to take underwater pictures, where it is common to hold the breath for a longer period of time.

Next to the breathing detection there is the out of air guard function. If during a scuba dive the tank pressure drops below a preset value, the system triggers an automatic filling of the BCD.

In summary the DIVO product is developed to represent the important and active emergency equipment in scuba diving.

Spritzgießmaschinen werden für die Verarbeitung von thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt. Diese Maschinen schmelzen den Kunststoff auf und pressen diesen in einem zyklisch ablaufenden Prozess in eine Werkzeugkavität. Im Werkzeug wird der Kunststoffschmelze Wärme entzogen bis die Masse in der neuen Gestalt erstarrt. Der Energieverbrauch von Spritzgießmaschinen ist ein entscheidendes Kriterium für die Investitionsentscheidung. Neben der physikalisch erforderlichen Energie zur Plastifizierung des Kunststoffes sind an den Maschine noch verschiedene hydraulische Bewegungsachsen und Nebenfunktionen zu realisieren.

Haupt Zielgröße bei der Einstellung des Spritzgießprozess an den Maschinen ist das Erreichen der geforderten Qualität der produzierten Formteile. Dabei besteht in der Regel bei der Auswahl einiger Maschinenparameter eine Möglichkeit die Einstellung zu variieren ohne dabei die Qualität der Formteile in unzulässiger Weise negativ zu beeinflussen. Da die Maschineneinstellungen einen Einfluss auf den zu erwartenden Energieverbrauch haben, besteht hier ein Optimierungspotential. So kann häufig durch eine intelligente Einstellung der Maschine oder die Vermeidung von zu hohen Sicherheitsreserven in den Einstellungen der Energieumsatz in relevanter Weise gesenkt werden. Die Bediener von Spritzgießmaschinen sind jedoch in der Regel kunststofftechnisch ausgebildet und verfügen nicht über vertieftes Wissen zur Funktion der in den Maschinen verbauten Hydrauliksysteme, sowie dessen Einfluss auf den Energieverbrauch der Maschinen. Aus diesem Grund bietet es sich an die für eine Optimierung der Einstellungen notwendige Intelligenz in der Maschinensteuerung zu integrieren und diese dem Maschinenbediener in geeigneter Form bereitzustellen.

Im folgenden Manuskript wird ein derartiger Ansatz für Spritzgießmaschinen vorgestellt. Es wurden spezifische Eigenschaften des hydraulischen Antriebs als auch Anforderungen und Randbedingungen des Spritzgießprozess abgebildet, um eine automatisierte, benutzergeführte Optimierung der Maschineneinstellung vorzunehmen. Die in der Maschinensteuerung integrierte Funktionalität generiert dabei aus dem laufenden Prozess heraus die notwendigen Informationen für eine neue Parametrierung, respektive findet in einem gerichtet iterativen Prozess die energetisch optimale Einstellung. Die Funktion wird anhand von spezifischen Maschinenfunktionen von Spritzgießmaschinen dargestellt und die zu erreichenden Einsparpotentiale durch Messergebnisse belegt. Die realisierbaren Energieeinsparpotentiale sind stark von den eingesetzten Werkzeugen als auch von dem verarbeiteten Rohstoff abhängig. Die Anwendung der Funktion im Markt zeigt Einsparungen bis zu 10% gegenüber der ursprünglichen Maschineeinstellung und stellt damit ein entsprechend hohes Einsparpotential dar.

The industry subcontracting to automomotive manufacturers has the most intense cost pressure. Therefore the demand for a highly efficient and fast production process is a must for companies if they want to survive the tough competition.

Hydraulic systems for big presses unfortunately have a bad reputation regarding the consumption of energy, so most decisions for production lines are made for the benefit of mechanical eccentric presses.

LASCO Umformtechnik looks back to its long experience and tradition in material forming of all kinds. Several hydraulic systems and components were invented by Lasco, since it is a special purpose machinery manufacturer always seeking the best solution for the customer. In order to keep the flexibility of a hydraulic press and to look for the system with the lowest demand of energy, Lasco found a way to present the new hydraulic system as an alternative to the mechanical systems. Using the experience with hydraulic LASCO servo direct drive systems for several material forming presses, this new hydraulic drive was designed for the biggest unit and fastest running deep drawing press built to date.

The maximum stroke rate of standard hydraulic 8000 kN deep drawing presses so far is around 26 to 28 strokes/min. But the benchmark which was required to be achieved is the one of the eccentric presses with 40 strokes/min. Additionally the power consumption had to be 20% less per part in comparison to the existing hydraulic presses using standard valve technology and displacement pumps. After the first calculations, it was soon found out that the fast speed of the system would not allow for the time loss of switching valves nor waiting for pressures to build up in pistons and pipes. So, the idea was born to use several variable speed systems, turning forwards and backwards, for either side of the press cylinders and to do without valves as much as possible to improve flow and hence speed.

The units are based on a frequency-controlled highly dynamic servo motor with a maximum torque of 1600 Nm. Mounted to the driveshaft there are two Rexroth A10VZO180 axial piston pumps as double units with the displacement being fixed on maximum. There are three units connected to the ring side, and four units connected to the piston side. For simultaneous drive, a Siemens Simotion Control is used.

The main benefits of this design are as follows:
Firstly the normal power losses of standard hydraulics are reduced to a minimum by using „energy on demand“ with the variable speed system.
Secondly, and most importantly, only this solution allows the maximum power recuperation by using the servo motors as generators for braking down the ram and decompression of the press cylinders, which is normally lost with decompression or proportional valves and only heats up the system.
Thirdly, the operating company does not need to take care for (or pay for) the compensation of reactive power.

The press runs with a stroke rate of 40 strokes/min and the estimated saving of energy of appr. 20% was exceeded in reality. The measurements of comparable cycles showed a saving rate of more than 30% per part, which even outbalances the operators calculations for the total cost of ownership.

Figures like these help to re-open the market, showing that hydraulics are now highly efficient and in the long run very cost effective. The next lines equipped with hydraulic LASCO servo direct drive for solid forming are about to be put into operation, and the evaluation of the saving rates are expected by the end of the year.

Kolbenspeicher werden in unterschiedlichsten Hydrauliksystemen genutzt, um hydraulische Energie zu speichern. Die Anforderungen an den Kolbenspeicher sind in Abhängigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck unterschiedlich. Um Speicher in die Regelung des Hydrauliksystems zu integrieren, ist es notwendig, jederzeit genaue Information über den Betriebszustand des Speichers zu haben. Der Druck im Kolbenspeicher alleine genügt hierbei nicht, da Temperatur und Gasmenge den Energieinhalt des Speichers stark verändern. Hierzu wurde ein neuer Kombisensor entwickelt, welcher sowohl den Weg und damit auch das Volumen sowie auch den Druck und die Temperatur erfasst. Mit diesem Messsystem lässt sich somit auch die Energieeffizienz eines Kolbenspeichers sehr genau bestimmen und der Betriebszustand des Speichers kontinuierlich überwachen. Auch eventuelle Gasverluste des Speichers können mit damit festgestellt, da die Gasmenge über die kontinuierlich aufgezeichneten Zyklen und den Temperaturverlauf bestimmt werden kann.

Durch die Verwendung von Ultraschallsensoren zur Messung der Kolbenposition ist eine einfache und kompakte Integration der Sensoren in den Kolbenspeicher möglich und durch die Verschleißfreiheit ist das Messsystem ist im Vergleich zu häufig eingesetzten Seilzugsystemen auch für hohe Beschleunigungen und große Lastwechselzahlen perfekt geeignet.

Ein weiteres wesentliches Kriterium eines Speichers ist seine Energieeffizienz. Zum einen wird über eine Volumenoptimierung der Speicherkonstruktion der Energieinhalt erhöht und zum anderen die Verluste durch gezielte thermische Optimierung des Speichers mehr als halbiert. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann die Energieeffizienz drastisch erhöht werden, was im Rahmen von Versuchen nachgewiesen wurde.

Bei der thermischen Optimierung es entscheidend, die Erwärmung während der Kompression des Gases bzw. die Abkühlung während der Expansion des Gases möglichst gering zu halten, d.h. eine möglichst isotherme Zustandsänderung auch bei kurzen Ladezeiten und damit schnellen Kompressionen zu ermöglichen. Dies wird durch die im Gasvolumen eingebauten Wärmespeicher mit hoher Wärmekapazität und geringem Wärmewiderstand erreicht. Dieses patentrechtlich geschützte Verfahren ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Verluste bei gleichzeitig höherem Energieinhalt und ist in Kombination mit dem beschriebenen Messsystem die Basis für einen als Gesamtsystem optimierten und überlegenen Kolbenspeicher.

Die für die Anwendung und den Einsatz in Hydrauliksystemen entscheidenden Vorteile liegen in der kontinuierlichen Erfassung des Betriebszustands, der deutlichen erhöhten Energieeffizienz und der dadurch ermöglichten kompakten Bauform. Besonders geeignet ist das System bei hydraulischen Hybrid-Systemen für mobile Anwendungen, bei denen nach den jeweiligen Zustandsänderungen prozessbedingte thermische Verluste deutlich reduziert werden können. Aber auch bei jeder Industrieapplikation mit polytropen Zustandsänderungen lassen sich deutliche Verbesserungen nachweisen.

Innerhalb der Hydraulikflüssigkeiten stellen schwerentflammbare Fluide eine Nischengruppe dar. Schwerentflammbare Hydraulikfluide werden vor allem im Bereich Bergbau, in der Stahlindustrie, in Druckgießmaschinen und in Hydraulik-Anwendungen in der Nähe von Metallschmelzen eingesetzt. Die wasserfreien, schwerentflammbaren Druckfluide der Gruppe HFDU sind in der Regel auf Basis von synthetischen Esterölen aufgebaut. Druck- und Temperaturbereich der Esteröle liegen im Bereich der Mineralöle. Hier gibt es jedoch gewisse Einschränkungen im Vergleich zu mineralölbasischen Druckfluiden.

Der Vortrag zeigt neueste Entwicklungen bei wasserfreien, schwerentflammbaren Hydraulik-flüssigkeiten. Es werden neue Kenntnisse hinsichtlich der Kupfer- bzw. Buntmetallverträglichkeit von fertig formulierten Fluiden vorgestellt. Außerdem werden die relevanten Schwerentflammbarkeitstests im Rahmen des Vortrages vorgestellt. Die technischen Besonderheiten von schwerentflammbaren Druckflüssigkeiten werden diskutiert. Neueste Entwicklungen aus dem Bereich von HFDU-Fluiden auf Esterbasis wie auch auf Polyglykolbasis werden im Rahmen des Vortrages vorgestellt.

1. New Rexroth fluid rating procedure
Over the past few years, it has become evident that fluids that just meet the DIN or ISO standards no longer satisfy all of the requirements of hydraulic applications under high load.
Bosch Rexroth defined a new fluid rating procedure that helps determine the suitability of hydraulic fluids across the wide range of Rexroth hydraulic equipment.

The goal of the fluid rating procedure is to minimize the risk of damage to Rexroth hydraulic equipment due to under-performing fluids.

The new Rexroth fluid rating procedure consists of two levels – Basic Level and Premium Level.

1.1. Basic Level
Amongst others Bosch Rexroth demands the fluid data of the manufacturer due to DIN / ISO requirements and further Bosch Rexroth requirements.
If the fluid meets all requirements, it will be listed on the Rexroth Basic Level List RDE 9024X.
(RDE 90240 for HLP/HVLP)

1.2. Premium Level
It is a precondition for the Premium Level to meet the Basic Level. The Premium Level contains specific fluid tests which show the suitability of the hydraulic fluid with defined Rexroth tests. According to the Rexroth components used the corresponding test has to be passed with respect to the oil category.
If the fluid meets all requirements, it will be listed on the Rexroth Premium Level List RDE 90245.

The “RFT-APU-CL” is one of the fluid tests.

2. New Rexroth fluid test “RFT-APU-CL”
(Rexroth Fluid Test Axial Piston Unit Closed Loop)
Over the last two years Bosch Rexroth designed a standard fluid test for axial piston units in closed loop applications.

2.1. Test components
The test unit is a hydrostatic transmission. A 45 cc swashplate pump and a 60 cc bent axis motor, both with variable displacement, are used as test components.

2.2. Test procedure
The test runs over 510 hrs in 3 different steps: 10 hrs break-in test, 300 hrs swivel operation of pump and motor and 200 hrs operation with constant speed and maximum pressure. Several oil samples are taken before, during and after the test.

2.3. Rating / test results
The rating of the fluid suitability is based on visual inspections and measurements of several components of the test unit before, during and after the test. Furthermore fluid analyses of the oil samples are done.

Will it Work?
Fluid Power and Functional Safety

Starting Position
Functional safety deals with the capability of a system to work reliable in case of emergency. Standards like the IEC 61508 have been written for electric, electronic and programmable electronic safety-related systems. But in real applications the actor is usually a mechanical valve. Therefore manufactures and operators of plants require so called SIL (=Safety Integrity Level) calculations for those mechanical components. There are some hints in the seven parts of the IEC 61508 which attest that the named methods can be used for mechanical components too.
This presentation shows what the world of fluid power has to observe when valves are evaluated and how the appliance is done by TÜV Rheinland.
Characteristic Numbers and their Interpretation
Several abbreviations exist to describe the ability of a component for its use in safety-related systems, like PFD, PFH, SIL, MTTFd, MTTR, MTBF, and many more. A focus will be held on the simple equation MTTFd = 1/λd (ISO 13849; MTTFd = Mean time to dangerous failure; λ = probability of failure). Based on the so-called bathtube curve different points of view of electrical and mechanical engineers are shown and the weak points of slack application of this method is demonstrated.
Electrical engineers act on the assumption that failure rate is constant. Effects of wear or ageing can be neglected at simple electrical components like transistors, capacitors or resistances. So failure rates can be taken out of data books.
Mechanical engineers have to deal with effects of wear and ageing. The failure rate depends on the time of use and especially the ambient conditions. It can be described as constant only in intervals. The simple equation MTTFd = 1/lλd suggest, that there is a clearly defined correlation between failures due to random effects on the one hand and wear and ageing progresses on the other hand. It is also shown that the meaning of a MTTFd in the range of more than 100 years can be compared to the so-called “hundred year flood”.


Experience of TÜV Rheinland in SIL Calculations for Mechanical Components
Since nearly 15 years TÜV Rheinland does SIL-calculations for mechanic components for safety related systems. We have evolved different types of approvals for different kinds of components and applications. Usually the approach will be done in three steps:
First we take a look at the components, the application and the documents from the customer. Hereby we can define operating mode, type of sub systems, test intervals and other definitions. A first estimation of the achieved SIL-capability is communicated with the customer.
In the second step a FMEA is done by us together with the customer. All possible failures are evaluated in a systematic way to reach a conclusion about the safe failure rate. By analyzing the technical documents and drawings we are able to proof the correctness of design and the capability of the manufacturer to produce safety relevant components.
The most important part from our point of view is experimental testing, because we do not trust in data books. This is the last but most extensive part of our approach. Depending on the SIL-capability which should be achieved the extent of tests is defined. In endurance tests the components have to proof their capability for their use in safety relevant applications.
An established way of analysis of all three steps and calculations leads to probabilities of failure and to a statement about the achieved SIL-capability. Our daily experience has shown that components which are made with systematic and approved manner usually fulfill all these requirements.
The shown procedure is approved over years and appreciated by our customers. They benefit from our experience and knowledge and the close collaboration which anyway results in improvements in the design.

Since it’s creation seven years ago, the Center for Compact and Efficient Fluid Power (CCEFP) has led a renaissance academic fluid power research in the United States. The CCEFP is a network of seven universities and more than fifty companies organized into three thrusts: efficiency, compactness and effectiveness. CCEFP fluid power research is demonstrated on six test beds spanning a range of six orders-of-magnitude of power and weight: precision pneumatics for MRI guided surgery, orthosis, patient mover, passenger car, excavator and wind power generator. Several developments with high commercialization potential will be presented along with examples of industry-university collaboration.

Abstract - coming soon

Summary and outlook